5/29/2013

1

1

Zabezpieczanie przed zepsuciem produktów spożywczych,

utrwalanie żywności

Nr. 03

ver. 1

Do spożycia powinna trafić żywność bezpieczna, tzn. nie zawierająca
składników stwarzających zagrożenie dla zdrowia i życia, nie zawierająca
drobnoustrojów wywołujących psucie się żywności. Ogólnie czynnikami
zagrażającymi mogą być:
-

żywe pasożyty ustroju ludzkiego,

-

mikroorganizmy chorobotwórcze oraz toksyczne produkty ich

metabolizmu,
- naturalne toksyny i czynniki anty-żywieniowe surowców pochodzenia
roślinnego i zwierzęcego,
- toksyczne zanieczyszczenia w żywności, jak:
• pozostałości środków ochrony roślin,
• pozostałości leków weterynaryjnych,
• związki metali ciężkich,
• nadmierna zawartość stosowanych w przetwórstwie żywności
substancji dodatkowych zwanych ,,dodatkami do żywności",
•

radionuklidy (promieniotwórcze jądro atomowe) pochodzące ze

skażonego substancjami promieniotwórczymi środowiska

2

3

Produkcja żywności bezpiecznej i trwałej wymaga odpowiednich
standardów

w

trakcie

produkcji

surowców,

ich

przetwarzania,

przechowywania i obrotu wyrobami. Normy wymuszają czynności
kontrolne, określają również zawartość czynników szkodliwych dla
zdrowia oraz metody pomiaru.
W świetle naukowego poglądu, za najpoważniejsze zagrożenie dla
zdrowia można uznać drobnoustroje patogenne oraz wytwarzane przez
nie toksyny. Dlatego dużą wagę przywiązuje się do zapobiegania
zepsuciu mikrobiologicznemu.
Zabezpieczenie żywności przed szkodliwym działaniem drobnoustrojów
uzyskuje się:
a) zahamowaniem ich wzrostu dzięki:
- obniżeniu aktywności wody (np. przez suszenie, dodatek soli, cukru),
- obniżeniu pH (np. przez kwaszenie),
-

dodaniu konserwantów chemicznych,

- obniżeniu temperatury (chłodzenie, mrożenie),
- wykorzystaniu mikroflory współzawodniczącej,

4

b) przez ich zabicie:
- wysoka. temperaturą,
- promieniami jonizującymi,
- wysokim ciśnieniem,
- zmiennym polem elektrycznym o dużej różnicy potencjałów,
- zmiennym polem magnetycznym,
c) przez ich usunięcie:
- filtracja. filtrami mikrobiologicznymi,
- makro- i ultrafiltracją.

Produkty niestabilne mikrobiologicznie poddaje się zwykle procesom
utrwalania, przy czym przechowywanie w warunkach chłodniczych oraz
zamrażalniczych uważa się również za utrwalanie. Największą trwałość
produktów uzyskuje sie przez sterylizacje (temperatura ogrzewania: 115-
125°C),

kiedy

następuje

inaktywacja

form

wegetatywnych

i

przetrwalnikowych drobnoustrojów.

5

Do przedłużenia trwałości produktu stosuje sie, oprócz sterylizacji,
również łagodne metody utrwalania, które mają na celu obniżenie liczby
drobnoustrojów (np. łagodna pasteryzacja w temperaturze poniżej
100°C) lub zahamowanie ich wzrostu (np. dzięki kiszeniu, dodatkowi
konserwantów chemicznych). Pozytywne efekty przynosi kojarzenie
rożnych metod utrwalania.

Najskuteczniej bezpieczeństwo mikrobiologiczne żywności zapewniają
metody

tradycyjne,

w

których

na

produkt

oddziałuje

wysoka

temperatura w długim czasie. Jednak metody te prawie całkowicie
niszczą witaminy oraz pogarszają cechy sensoryczne żywności (zmienia
się jej struktura). Dlatego obecnie w celu zachowania w większym
stopniu wartości odżywczych żywności stosuje się:
- zmodyfikowane metody obróbki termicznej,
- metody obróbki nie termicznej.

6

Nowoczesne metody obróbki termicznej polegają, na zastosowaniu
bardzo wysokiej temperatury (130-160°C) w bardzo krótkim czasie, a
następnie

szybkim

schłodzeniu

i

pakowaniu

w

warunkach

aseptycznych. Występują wtedy znacznie mniejsze straty wartości
odżywczych niż przy obróbce termicznej konwencjonalnej.

Nie termiczne metody utrwalania żywności polegają na zastosowaniu
np. wysokiego ciśnienia, pola elektrycznego i magnetycznego,
promieniowania

jonizującego.

W

metodach

nie

termicznych

maksymalne przyrosty temperatury wynoszą;
- przy napromieniowaniu 2,5°C,
- podczas homogenizacji wysokociśnieniowej 10°C (przy 60 MPa) aż
do 40°C (przy 180 MPa),
- przy obróbce pulsującym polem elektrycznym ok. 18°C,
- przy obróbce pulsującym polem magnetycznym od 2-3°C.

5/29/2013

2

7

Przyrosty temperatury w tzw. obróbkach nie termicznych są na tyle
małe, ze nie zmniejszają, istotnie wartości odżywczych (zawartość
witamin) w odniesieniu do surowca. W niektórych obróbkach udaje
się również zachować cechy sensoryczne (nie niszcząc struktury
produktu).

Należy jednak zaznaczyć, że metody nie termiczne niezapewnianą
całkowitej jałowości produktu. Nie zapewniają więc całkowitego
bezpieczeństwa

mikrobiologicznego.

Najprostszą

metodą

przedłużenia trwałości produktów o dużej zawartości wody jest ich
przechowywanie w warunkach chłodniczych. Na podstawie wielu
badań

opracowano

zalecane

temperatury

chłodniczego

przechowywania rożnych grup żywności. Mieszczą się one w
przedziale od +10 do 0°C (w praktyce do tzw. punktu zamrożenia
żywności, tj. ok. -5°C).

8

Termiczne utrwalanie żywności
Podstawowym założeniem utrwalania żywności przez ogrzewanie jest
osiągnięcie jej mikrobiologicznej stabilności.
Termiczna

inaktywacja

drobnoustrojów

następuje

dopiero

po

przekroczeniu temperatury maksymalnej dla ich wzrostu, a więc po
osiągnięciu tzw. minimalnej temperatury letalnej.

Ciepłoodporność mikroorganizmów:
Postacie wegetatywne drobnoustrojów są zawsze mniej ciepło oporne
od form przetrwalnikowych,

•

Największymi różnicami ciepło oporności charakteryzują się bakterie.

Temperatura letalna dla wegetatywnych bakterii mezofilnych wynosi ok.
50- 60°C, a dla przetrwalników ok. 90-100°C,

•

Przetrwalniki niektórych bakterii wytrzymują niekiedy ogrzewanie w

temp. 120°C w czasie kilkudziesięciu minut.

•

Najmniej oporne na ogrzewanie są drożdże i to zarówno formy

wegetatywne, jak i przetrwalnikowe.

•

Zarodniki drożdży giną zwykle już w temperaturze poniżej 100°C,

chociaż i tu trafiają się wyjątki, jak np. drożdże osmofilne, wytrzymujące
ogrzewanie w temp. 100°C przez ponad 20 minut.

9

Wpływ

składników

żywności

na

inaktywację

cieplną

drobnoustrojów

Szczególną rolę ochronną odgrywają tłuszcze, które mogą tworzyć
dookoła komórek drobnoustrojów otoczki pozbawione wody.

•

Również obecność białek i cukrowców zwiększa oporność

drobnoustrojów

na

działanie

wysokich

temperatur,

ale

w

mniejszym

stopniu

niż

to

obserwuje

się

w

przypadku

występowania tłuszczu.

•

Bardzo istotny wpływ na inaktywację cieplną drobnoustrojów

wywiera kwasowość środowiska. W miarę zwiększania się stężenia
jonów wodorowych obniża się gwałtownie ciepło oporność
drobnoustrojów.

10

Pasteryzacja
Pasteryzacja polega na ogrzewaniu żywności do temperatur nie
przekraczających 100°C (przeważnie 65-85°C).

Ma ona na celu zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych i
przedłużenie trwałości produktu wskutek prawie całkowitego
unieszkodliwienia form wegetatywnych, a w przypadku żywności o
pH poniżej 4,5 (np. owoców) pasteryzacja pozwala na uzyskanie
pełnej trwałości mikrobiologicznej produktu.

Techniki pasteryzacji:

•

pasteryzację niską albo długotrwałą, polegającą na ogrzewaniu w

temp. 63-65°C w czasie 20-30 minut;

•

pasteryzację momentalną, polegającą na ogrzaniu do temp. 85-

90°C i natychmiastowym schłodzeniu;

•

pasteryzację wysoką, w której stosuje się ogrzewanie w temp. od

85°C do prawie 100°C w czasie od co najmniej 15 s do kilku, a
czasem i kilkudziesięciu minut.

11

Tyndalizacja

Tyndalizacja jest to powtarzana dwukrotnie lub więcej

pasteryzacja w odstępach 12-48 godzinnych. Przetwory po
pierwszej pasteryzacji studzi się i pozostawia na 12-48 godzin, by
w tym czasie z przetrwalników wytworzonych przez drobnoustroje
wyrosły żywe drobnoustroje. Te niszczy się i zabija przez ponowną
pasteryzację.

12

Pasteryzatory:

•

Urządzenia, w których prowadzi się pasteryzację, noszą nazwę

pasteryzatorów.

•

Mogą one pracować w sposób ciągły lub okresowy.

•

Mają one różną budowę, przy czym najczęściej spotyka się

wymienniki płytowe i rurowe (stosowane głównie do pasteryzacji
krótkotrwałej i momentalnej), tunelowe oraz wannowe.

•

Pasteryzatory tunelowe są urządzeniami, w których produkt

zapakowany w butelki lub puszki (np. piwo, soki owocowe)
przesuwa się pod natryskiem gorącej
wody lub jest zanurzony w wodzie o ustalonej temperaturze.

•

Pasteryzatory wannowe składają się:

- ze zbiorników, do których nalewa się produkt i ogrzewa

przeponowo

- ze zbiorników z gorącą wodą, do której wstawia się zapakowany

produkt.

5/29/2013

3

13

Sterylizacja:

•

Sterylizacja cieplna polega na ogrzewaniu produktu w temperaturach

przekraczających 100°C. Jej celem jest praktycznie całkowite termiczne
zniszczenie drobnoustrojów.

•

„sterylności handlowa", lub „sterylności techniczna", - zniszczenie

wszystkich
drobnoustrojów

chorobotwórczych

i

zredukowanie

mikroflory

saprofitycznej (łącznie z ich formami przetrwalnikowymi) do określonej,
ostatecznie małej wartości.

•

Mikrobiologiczne zakażenie żywności przed sterylizacją może być bardzo

różne tak pod względem jakościowym, jak i ilościowym.

•

W procesie sterylizacji uwaga jest skupiona głównie na drobnoustrojach

chorobotwórczych oraz odznaczających się największą ciepło opornością.
Zredukowanie liczby tych drobnoustrojów do bezpiecznego poziomu
stanowi zasadniczy problem w wyjaławianiu cieplnym.

•

W praktyce zagadnienie sprowadza się do uwzględnienia spośród

szkodliwej mikroflory takiego mikroorganizmu, który do założonej redukcji
wymaga stosunkowo największej dawki ciepła. Drobnoustrój ten jest
krytyczny dla sterylizowanej partii produktu, i dla niego jest ustalana
wielokrotność redukcji dziesiętnej n.

14

Systemy sterylizacji

W przemyśle są stosowane głównie dwie generalne metody
sterylizacji cieplnej:
1. Sterylizacja żywności w opakowaniach hermetycznych, czyli
tzw. apertyzacja
2. Sterylizacja żywności przed zapakowaniem i aseptyczne
pakowanie.
3. W niektórych przypadkach stosuje się trzecią metodę,
będącą kombinacją obu poprzednich metod i noszącą nazwę
sterylizacji dwustopniowej.
4. System UHT. W systemie UHT czynnikiem grzejnym jest
gorąca woda stosowana do wstępnego ogrzewania mleka i para
wodna pod ciśnieniem jako czynnik sterylizujący, przy czym
ogrzewanie parą może następować albo bezpośrednio przez
wprowadzenie jej do mleka, albo pośrednio przez przegrodę
metalową.

15

16

System UHT

•

Urządzenia, w których para jest wprowadzana do strumienia

mleka przez iniekcję, co powoduje momentalne jego ogrzanie
do temp. 140-150°C.

•

Mleko razem ze skroploną parą przechodzi przez kalibrowany

otwór (dyszę) do komory o zredukowanym ciśnieniu, zwanej
komorą ekspansyjną.

•

Ciśnienie w tej komorze jest obniżone do takiej wartości, że

odpowiadająca

mu

temperatura

jest

nieco

niższa

od

temperatury mleka przed iniekcją pary.

•

W tych warunkach w komorze ekspansyjnej odparowuje z

mleka tyle wody, ile jej do niego wprowadzono ze skraplającej
się pary.

•

Odparowanie wody pod zredukowanym ciśnieniem powoduje

natychmiastowe oziębienie się mleka do temp. 76°C.

17

18

Sterylizacja dwustopniowa

•

sterylizacja wstępna, prowadzona w przepływie, w większości

przypadków w urządzeniach płytowych lub rurowych w temp. 135-
141°C;

•

rozlew do opakowań i ich zamknięcie, uzupełniająca sterylizacja

końcowa produktu zamkniętego hermetycznie (np. w butelkach
kapslowanych), w typowych autoklawach, jednak w temperaturze
niższej lub też w krótszym czasie, niż przy jednostopniowej
sterylizacji.

5/29/2013

4

19

Utrwalanie przez dodawanie cukru:

•

Rozwój większości bakterii jest zahamowany już przy stężeniu

cukru w środowisku wynoszącym 25-35%, natomiast większość
drożdży nie rozwija się dopiero przy stężeniu ponad 65% cukru
(sacharozy),

•

Typowym i chyba jedynym przykładem zastosowania cukru, jako

prawie wyłącznego czynnika konserwującego, są syropy owocowe,
tj. klarowne soki (moszcze) owocowe, w szczególności malinowe i
wiśniowe, w których na 35-40 części wagowych soku przypada 65-
60 części wagowych dodanego cukru - sacharozy,

20

Utrwalanie za pomocą soli kuchennej (chlorku sodu):

Na ogół bakterie z grupy Coli oraz gnilne z rodzaju Proteus są
hamowane już przez 1-2 % roztwór NaCl, podczas gdy np.
paciorkowce mlekowe są pobudzane do rozwoju jeszcze przez 3
proc. roztwór soli, a wyraźniej hamowane dopiero powyżej 5%.
Drożdże do zahamowania rozwoju wymagają nieraz stężeń NaCl
większych od 15%.

•

Bakterie zwane halofilnymi wymagają do rozwoju stężenia 10-

15% NaCl.

•

W praktyce zazwyczaj dopiero przy dawce 18-20% soli

kuchennej uzyskuje się pełniejsze zakonserwowanie żywności,
daleko posuniętego odsolenia przez moczenie w wodzie w celu
umożliwienia dyfuzji soli. Spożywane przez człowieka potrawy
zawierają przeciętnie ok. 1% NaCl.

21

Solenie należy do najstarszych metod utrwalania żywności. Przez
lata stosowana dość powszechnie, obecnie metoda ta traci na
znaczeniu, używa się jej jeszcze do produktów, których
odstawowe

składniki

odżywcze

są

mało

lub

w

ogóle

nierozpuszczalne w wodzie, jak np.:

•

solone śledzie (17-25% NaCl);

•

mieszanki warzywne solone z cebuli, pietruszki,

selerów, porów, marchewki i in. (16-18% NaCl);

•

grzyby solone, np. kurki, rydze (8-16% NaCl);

•

słonina solona (5-8% NaCl w warstwach

zewnętrznych);

•

ogórki solone (8-10% NaCl).

22

Marvnowanie

Marynaty są to warzywa, grzyby lub owoce utrwalone w zalewie
octowej z dodatkiem przypraw aromatycznych, soli i cukru.

Czynnikiem utrwalającym, chroniącym przed psuciem, jest kwas
octowy zawarty w occie. Już 3% kwas octowy w marynacie nie
dopuszcza do rozwoju drobnoustrojów. Im jest go więcej, tym
pewniejsze zabezpieczenie. Ze względu jednak na szkodliwy wpływ
kwasu octowego na zdrowie, ilość jego w produktach spożywczych
nie powinna wynosić więcej, niż 4%.
Zależnie od ilości kwasu octowego w gotowych już marynatach,
można
podzielić je na trzy grupy:

•

marynaty tzw. łagodne, o zawartości 0,4-0,8% kwasu octowego,

•

marynaty średnio kwaśne, o zawartości 1,0-1,5% kwasu octowego,

•

marynaty mocne, ostre, o zawartości 1,5-3% kwasu octowego.

23

Peklowanie
Peklowanie mięsa jest modyfikacją dawnej metody solenia i polega
na działaniu na mięso mieszanki peklującej, w skład której wchodzą:
sól (chlorek sodu); saletra (azotan sodu lub potasu); nitryt ( azotyn
sodu); cukier; wielofosforany.
Głównym celem peklowania jest utrwalenie barwy mięsa i
polepszenie jego cech organoleptycznych.

Metodv peklowania:
a) peklowanie suche
b) peklowanie mokre (zalewowe) - w czasie peklowania na mokro
należy pamiętać o konieczności przekładania mięsa w połowie
okresu

przeznaczonego

na

peklowanie-

ze

względu

na

nierównomierne stężenie saletry i soli kuchennej w solance.
c) peklowanie nastrzykowe - polega na wprowadzaniu solanki za
pomocą specjalnych urządzeń do zewnętrznych i wewnętrznych
warstw peklowanego mięsa. Metoda ta zapewnia najbardziej
równomierne peklowanie mięsa.

24

Zagęszczanie – koncentracja produktu:

Usuwanie wody z żywności jest stosowane w technologii żywności w
celu jej utrwalenia, jak również skoncentrowania składników jej
suchej substancji w mniejszej masie produktu i osiągnięcie przez to
redukcji kosztów transportu, magazynowania i dystrybucji.

Metody odwadniania:

•

mechaniczne, np. przez wirowanie, sączenie, prasowanie;

•

fizykochemiczne,

np.

oparte

na

zastosowaniu

środków

adsorbujących wodę;

•

dyfuzyjno-cieplne, np. zagęszczanie, suszenie.

5/29/2013

5

25

Odparowanie wody:
Odparowanie może nastąpić w dowolnej temperaturze, ale
najintensywniej przebiega w temperaturze wrzenia, gdy prężność
nasyconej pary wodnej równa się ciśnieniu zewnętrznemu i
parowanie przebiega zarówno na powierzchni wody, jak i w całej jej
objętości.

•

Temperatura wrzenia pod normalnym ciśnieniem wynosi 100°C i

wzrasta

wraz z ciśnieniem i

stężeniem substancji

w niej

rozpuszczonych.

•

Jest ona wyższa na spodzie słupa cieczy niż na jego powierzchni.

•

Obniżenie ciśnienia zewnętrznego powoduje, że woda wrze i

paruje w temperaturze niższej od 100°C.

•

Odparowywanie wody prowadzi się w urządzeniach zwanych

wyparkami albo aparatami wyparnymi.

•

Urządzenia te mogą odparowywać wodę pod zwykłym ciśnieniem

(wyparki otwarte) lub pod zredukowanym (wyparki próżniowe).

Suszeniem

Suszeniem nazywa się zespół operacji technologicznych, mających na

celu zredukowanie zawartości wody w produkcie przez jej
wyparowanie i zmniejszenie przez to aktywności wody do wartości
uniemożliwiającej rozwój drobnoustrojów, jak również ograniczenie
do minimum przemian enzymatycznych i nieenzymatycznych. O ile
zabezpieczenie przed rozwojem drobnoustrojów i pleśni uzyskuje
się już zwykle przy zmniejszeniu zawartości wody w produkcie do
ok. 15%, o tyle zahamowanie przemian typu enzymatycznego
(niebakteryjnego) a zwłaszcza nieenzymatycznego wymaga na ogół
zmniejszenia wartości wody poniżej 5% niekiedy nawet do 1-2%.

Cechą charakterystyczną suszonych produktów spożywczych bez
względu na ich pierwotną konsystencję, jest uzyskanie przez susz
konsystencji stałej. Usunięcie wody powoduje zmniejszenie wagi a
czasem i objętości suszonego materiału, co daje też duże korzyści ze
względu na koszt opakowania transportu i magazynowania.

27

Systemy

Systemy suszenia

suszenia

Podobnie jak inne operacje technologiczne, suszenie może być
realizowane okresowo, sposobem półciągłym, ciągłym i ciągłym -
zautomatyzowanym. Ogólnie, mniej lub bardziej już klasyczne
systemy suszenia żywności można podzielić na naturalne i sztuczne.
Suszenie

naturalne

wykorzystuje

bezpośrednio

ciepło

promieniowania słonecznego i ciepło zawarte w powietrzu, w
związku z tym wyróżnia się:

-suszenie słoneczno-powietrzne jest stosowane na dużą skalę w
rejonach ciepłych, odznaczających się suchą i słoneczną jesienią,
gdzie na wydzielonych ogrodzonych, odpowiednio przystosowanych
przestrzeniach owoce, np. morele, śliwki, winogrona czy daktyle lub
figi, po uprzedniej wstępnej obróbce poddaje się suszeniu na
odpowiednich "sitach" w czasie kilku dni,

28

-suszenie

wietrzno-powietrzne

jest

prowadzone

w

lekkiej

konstrukcji szopach lub na przestrzeniach tylko osłoniętych dachem
zaopatrzonych w stelaże ze słupowo umieszczonymi w nich sitami z
suszonym

materiałem,

przy

czym

przepływające

powietrze

zewnętrze jest źródłem ciepła oraz czynnikiem odprowadzającym
wodę wyparowaną z surowców.

-Suszenie sztuczne wykorzystuje najbardziej typowe metody
suszenia na pomocą ciepła uzyskiwanego z urządzeń grzejnych. Ze
względu na sposób dostarczania ciepła rozróżnia się:
(1) suszenie kondukcyjne - kontaktowe,
(2) suszenie konwekcyjne,
(3) owiew adiabatyczny,
(4) owiew izotermiczny
(5) radiacyjne,
(6) dielektryczne,
(7) sublimacyjne (liofilizacja), itp.;

29

KRIOKONCENTRACJA

Kriokoncentracja albo zagęszczanie przez zamrażanie - polega na
częściowej krystalizacji wody i oddzieleniu kryształów od zagęszczonej
fazy ciekłej. Ze względu na prowadzenie operacji w niskiej
temperaturze, koncentrat zyskuje na jakości smakowo-zapachowej i
wartości odżywczej, gdyż są w nim dobrze zachowane substancje
lotne zapachowe i wrażliwe na ogrzewanie witaminy, barwniki itp.

Liofilizacja
Suszenie sublimacyjne zamrożonych substancji. W metodzie tej
rozpuszczalnik czyli woda jest usuwany w obniżonej temperaturze i
pod zmniejszonym ciśnieniem. Metoda ta umożliwia suszenie
produktów nieodpornych na ogrzewanie.
Liofilizację w technologii żywności zastosowano po raz pierwszy w
trakcie II wojny światowej na zlecenie rządu USA zmierzającego do
wyprodukowania lekkich wagowo racji żywności dla wojska.

30

Metody membranowe

Wspólną cechą metod membranowych jest stosowanie w nich
półprzepuszczalnych błon (membran), dzięki którym można rozdzielić
składniki

obecne

w

jednolitych

układach

wieloskładnikowych,

noszących nazwę roztworów.

•

Różny może być stan skupienia składników, a więc i różne roztwory.

•

Składnik roztworu, który zachowuje swój pierwotny stan skupienia

lub jest w zdecydowanym nadmiarze nazywany jest rozpuszczalnikiem.

•

W technologii żywności najczęściej mamy do czynienia z roztworami

ciał stałych i cieczy w cieczach, a rozpuszczalnikiem jest woda.

•

Rozdzielaniem składników stałych występujących w cieczach zajmuje

się m.in. zwykła filtracja, natomiast metody membranowe stosowane
są głównie do rozdzielania cieczy w cieczach.

5/29/2013

6

31

Usunięcie wody
bez zmiany stanu skupienia wody, nie wymaga więc nakładu energii
związanej z utajonym ciepłem parowania;

•

w temperaturze otoczenia, co chroni żywność przed destrukcyjnym

działaniem ogrzewania;

•

bez ulatniania się z parą wodną substancji aromatycznych;

•

bez potrzeby użycia wody do skraplania oparów.

OSOMOZA
Osmozą nazywamy najogólniej samorzutne przenikanie rozpuszczalnika z
roztworu o mniejszym stężeniu (lub z czystego rozpuszczalnika) do
roztworu o większym stężeniu przez błonę przepuszczalną tylko dla
rozpuszczalnika.

•

Siłą napędową ruchu cząsteczek rozpuszczalnika jest różnica potencjałów

chemicznych po obu stronach membrany.

•

Na granicy między roztworami o różnym stężeniu istnieje ciśnienie

określane jako ciśnienie osmotyczne.

•

Ciśnienie to działa na błonę półprzepuszczalną w kierunku zgodnym ze

zmniejszeniem stężenia rozpuszczalnika, a przeciwnym do zmniejszenia
stężenia składnika rozpuszczonego.

32

Zakwaszanie żywności

W stosunku do wielu gatunków bakterii i drożdży jony wodorowe
wywierają działanie toksyczne, hamując ich rozwój, a we
współdziałaniu np. z podwyższoną temperaturą ułatwiają zabicie
komórek. Stosunkowo wytrzymałe na wyższe stężenia jonów
wodorowych są pleśnie.

W praktyce konserwowanie żywności za pomocą kwasów

prowadzi się albo za pomocą fermentacji (fermentacja mlekowa),
albo przez dodawanie nieszkodliwego dla zdrowia kwasu
organicznego (w wyjątkowych wypadkach — mineralnego).

33

Wędzenie

Wędzenie jest metodą konserwacji żywności: mięsa i przetworów
mięsnych, ryb, serów itp. za pomocą dymu.
W wyniku tego procesu produkty żywnościowe uzyskują
specyficzny zapach, smak i zabarwienie powierzchni.

Metody wędzenia:

•

wędzenie zimne: 16-22°C

•

wędzenie ciepłe: 22-40°C

•

wędzenie na gorąco: 40-90°C

Do wędzenia używa się drewna drzew liściastych bukowego,
dębowego i jałowcowego.

Czas wędzenia zawarty jest w granicach od ułamka godziny do
paru tygodni (zależnie od temperatury i składu dymu oraz od
charakteru wędzonego produktu).

34

Wędzenie ma na celu:

•

nadanie charakterystycznego, cenionego zapachu

i smaku,

pochodzącego

z

różnorodnych

(w

przewadze

fenolowych)

składników dymu otrzymanego w wyniku powolnego spalania
trocin uzyskanych z odpowiedniego gatunku drewna (buk, olcha,
jałowiec, grusza, grab, jabłoń, klon);

•

obsuszenie, zwłaszcza powierzchniowe i w ten sposób zwiększenie

wartości pokarmowej i trwałości produktów wędzonych;

•

impregnację różnorodnymi składnikami dymu wędzarniczego (np.

krezolami) o działaniu wyraźnie bakteriocydnym i w ten sposób
wybitne zwiększenie trwałości produktów.

35

Skład chemiczny dymu zależy od:

•

stosowanego drewna (łącznie z dodatkami w rodzaju jałowca,

wrzosu lub liści laurowych),

•

sposobu spalania drewna

•

warunków tlenowych

•

wilgotności, itp.

Składniki dymu:

•

związki fenolowe (np. gwajakol, fenol, krezole, pirokatechol,

ksylenol, naftol, tymol),

•

kwasy organiczne (np. kwas octowy, kwas mrówkowy),

•

związki karbonylowe (np. aldehyd mrówkowy, furfural, aceton,

wanilina).

36

Środki konserwujące
W

terminologii

środków

konserwujących,

działających

przeciw

drobnoustrojom spotyka się nazwy:

•

germicydy - na określenie substancji działających zabójczo na wszystkie

mikroorganizmy,

•

bakteriocydy - środki niszczące bakterie,

•

antyseptyki - środki przeciw gnilne działające hamująco lub zabójczo na

drobnoustroje,

•

środki dezynfekujące - substancje wyjaławiające środowisko,

•

wirusocydy - środki niszczące wirusy,

•

fungicydy - środki niszczące grzyby itp.

Spośród tysięcy znanych środków chemicznych o działaniu abiotycznym,
do konserwowanie żywności są używane tylko nieliczne substancje,
które w dopuszczalnych dawkach w sposób ogólny lub wybiórczy
uniemożliwiają rozwój drobnoustrojów, nie zmieniając jednocześnie
cech organoleptycznych i fizycznych żywności i nie oddziałując
szkodliwie na człowieka.

5/29/2013

7

37

Metody chemiczne utrwalania żywności

Do chemicznych środków konserwujących zalicza się takie związki,
które wywołują efektywne utrwalenie żywności już przy stosunkowo
małych dawkach, nie przekraczających na ogół 0,1-0,2%, a niekiedy
jeszcze znacznie niższych. Z tych względów konserwowanie za pomocą
cukru, soli kuchennej, etanolu czy kwasu mlekowego nie jest zaliczane
do metod chemicznych.

Podział środków chemicznych:

•

germicydy - określenie substancji działających zabójczo na wszystkie

mikroorganizmy,

•

bakteriocydy - środki niszczące bakterie,

•

antyseptyki - środki przeciwgnilne działające hamująco lub zabójczo

na drobnoustroje,

•

środki dezynfekujące - substancje wyjaławiające środowisko,

•

wirusocydy - środki niszczące wirusy,

•

fungicydy - środki niszczące grzyby itp.

38

Nowoczesne sposoby utrwalania żywności a obawy konsumentów

Cardello A.V.: Consumer concerns and expectations about novel food processing technologies: effects on product liking. Appetite, 2003, 40, 217-233.

39

PULSACYJNE POLA ELEKTRYCZNE

Utrwalanie za pomocą PEF sprowadza się do oddziaływań
impulsami wysokiego napięcia na żywność umieszczoną pomiędzy
dwoma

elektrodami.

Istotą

oddziaływań

jest

zastosowanie

wysokiego napięcia przez bardzo krótki okres czasu wyrażany
najczęściej dla pojedynczego impulsu w nano- i mikrosekundach.

Głównym czynnikiem utrwalającym jest pole elektryczne
działające destrukcyjnie na mikroflorę.

Grupy czynników, od których zależy skuteczność
inaktywacji drobnoustrojów z wykorzystaniem PEF

-

Czynniki zależne od parametrów pola elektrycznego

- Czynniki zależne od produktu
-Czynniki zależne od drobnoustrojów

40

Mechanizm inaktywacji drobnoustrojów pod wpływem PEF nie jest
do końca wyjaśniony. Istnieją różne teorie próbujące wyjaśnić to
zjawisko. Jedna z nich zakłada, że oddziaływanie na komórkę
napięciem wyższym od jej naturalnego potencjału, wynoszącego ok.
1 V, powoduje jej uszkodzenie, które może być odwracalne lub
nieodwracalne (zależy to m.in. od natężenia pola elektrycznego oraz
liczby i czasu trwania impulsów). Uszkodzona błona komórkowa jest
w większym stopniu przepuszczalna dla małych cząsteczek co ułatwia
wyrównywanie ciśnienia osmotycznego pomiędzy środowiskiem
zewnętrznym a zawartością komórki. Może to powodować jej
pęcznienie i ewentualne zniszczenie błony komórkowej, co w
konsekwencji prowadzi do śmierci danej komórki. Mechanizm ten
często nazywany jest elektroporacją.

41

Pulsacyjne pola elektryczne – podsumowanie wady i zalety

1. Pulsacyjne pola elektryczne w istotny sposób wpływają na redukcję

mikroflory w produktach spożywczych.

2. Główną trudnością przy stosowaniu tej metody jest prawidłowy

dobór parametrów PEF, uwzględniający zarówno rodzaj
drobnoustrojów, przeciwko którym skierowane jest oddziaływanie,
jak również właściwości fizykochemiczne samego produktu.

3. Właściwości funkcjonalne, reologiczne i sensoryczne produktów

żywnościowych utrwalonych pulsacyjnymi polami elektrycznymi są
najczęściej lepsze od właściwości produktów utrwalanych
metodami klasycznymi.

4. Nie potwierdzono do tej pory skuteczności metody PEF w

odniesieniu do przetrwalników.

5. W praktyce przemysłowej metoda PEF będzie prawdopodobnie w

większości przypadków wykorzystywana równolegle z innymi
metodami utrwalania żywności zgodnie z „teorią płotkową”.

42

Promieniowanie nadfioletowe

Bakteriobójcze właściwości promieniowania nadfioletowego

są znane od dawna. Od niepamiętnych czasów światło słoneczne
(którego część widma, niedostrzegalna dla oka, przypada na te
promienie) jest wykorzystywane do celów dezynfekcyjnych i
leczniczych.

Promieniowanie nadfioletowe charakteryzuje się słabą

przenikliwością w ośrodkach nieprzejrzystych, tak że a priori można
przyjąć, że w przypadku takich substancji, jak stałe produkty
spożywcze, promieniowanie to można wykorzystać tylko do
powierzchniowego naświetlenia.

5/29/2013

8

43

Drgania dźwiękowe i naddźwiękowe jako czynnik konserwujący

Fale

akustyczne

lub

dźwiękowe

maja

charakter

falowania

mechanicznego, podłużnego, które jest słyszalne przez człowieka w
granicach od ok. 20 do

20 000 drgań na sekundę. Powyżej tej

częstotliwości (tj. powyżej 20-30 kHz) zalicza się je do fal
naddźwiękowych (supersonicznych), niesłyszalnych przez człowieka,
zdolnych jednak do wywoływania zmian (zwykle destrukcyjnych) w
żywych komórkach.

Dotychczas nie wprowadzono jednak urządzeń ultrasonicznych do
utrwalania żywności, ponieważ obok zawodności ultradźwięków jako
czynnika niszczącego wszystkie drobnoustroje – istnieje często ich
ujemne oddziaływanie na cechy fizyczne traktowanych ośrodków
(np. wzrost lepkości soków, zmiany denaturacyjne w białkach).